本发明涉及一种高氮钢冶炼装置及其冶炼方法，炉体顶沿可拆卸连接有炉盖，炉体和炉盖共同围成封闭的炉腔，铸造炉、熔炼坩埚和加料斗均位于炉腔内，铸造炉呈顶端开口的筒形且其底端为圆形的水冷底板，铸造炉侧壁为层状结构且其内侧壁为水冷层，水冷层外侧包裹有耐火层，耐火层外侧环绕有电磁搅拌器，水冷层由多个横截面为圆弧形的水冷铜板围成筒形，水冷铜板之间的纵向间隙填充有楔形耐火板，水冷铜板底端向外侧弯折形成连接部，水冷底板边缘与水冷铜板的连接部密封连接且内部围成铸造腔，铸造腔纵截面呈倒置的锥形且其内部添加有冷钢颗粒。本发明的效果是能够有效提高高氮钢铸锭中的氮含量，减轻氮成分偏析，生产工艺简单，节约成本。